Hợp kim Kanthal AF 837 điện trở ohm alchrome Y hợp kim fecral

Kanthal AF là hợp kim sắt-crom-nhôm ferit (hợp kim FeCrAl) dùng cho nhiệt độ lên đến 1300°C (2370°F). Hợp kim này có đặc điểm là khả năng chống oxy hóa tuyệt vời và độ ổn định hình dạng rất tốt, dẫn đến tuổi thọ cao.

Kan-thal AF thường được sử dụng trong các bộ phận gia nhiệt điện của lò công nghiệp và thiết bị gia dụng.

Ví dụ về các ứng dụng trong ngành công nghiệp thiết bị gia dụng là ở các phần tử mica hở cho máy nướng bánh mì, máy sấy tóc, ở các phần tử hình zigzag cho máy sưởi quạt và như các phần tử cuộn hở trên vật liệu cách nhiệt dạng sợi trong bộ phận gia nhiệt mặt kính gốm của bếp, trong bộ phận gia nhiệt gốm cho bếp đun sôi, cuộn dây trên sợi gốm đúc cho mặt bếp nấu với bếp gốm, trong các phần tử cuộn treo cho máy sưởi quạt, trong các phần tử dây thẳng treo cho bộ tản nhiệt, máy sưởi đối lưu, trong các phần tử hình nhím cho súng thổi khí nóng, bộ tản nhiệt, máy sấy quần áo.

Tóm tắt Trong nghiên cứu này, cơ chế ăn mòn của hợp kim FeCrAl thương mại (Kanthal AF) trong quá trình ủ trong khí nitơ (4.6) ở 900 °C và 1200 °C được trình bày. Các thử nghiệm đẳng nhiệt và chu kỳ nhiệt với thời gian tiếp xúc tổng cộng, tốc độ gia nhiệt và nhiệt độ ủ khác nhau đã được thực hiện. Thử nghiệm oxy hóa trong không khí và khí nitơ được tiến hành bằng phân tích nhiệt trọng lượng. Cấu trúc vi mô được đặc trưng bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM-EDX), quang phổ điện tử Auger (AES) và phân tích chùm ion hội tụ (FIB-EDX). Kết quả cho thấy sự tiến triển của ăn mòn diễn ra thông qua sự hình thành các vùng nitrid hóa cục bộ dưới bề mặt, bao gồm các hạt pha AlN, làm giảm hoạt tính của nhôm và gây ra hiện tượng giòn và bong tróc. Quá trình hình thành nitrit Al và sự phát triển lớp oxit Al phụ thuộc vào nhiệt độ ủ và tốc độ gia nhiệt. Người ta nhận thấy rằng quá trình nitrid hóa hợp kim FeCrAl diễn ra nhanh hơn quá trình oxy hóa trong quá trình ủ trong khí nitơ với áp suất riêng phần oxy thấp và đây là nguyên nhân chính gây ra sự suy giảm chất lượng hợp kim.

Giới thiệu Hợp kim gốc FeCrAl (Kanthal AF ®) nổi tiếng với khả năng chống oxy hóa vượt trội ở nhiệt độ cao. Đặc tính tuyệt vời này liên quan đến sự hình thành lớp màng oxit nhôm ổn định về mặt nhiệt động học trên bề mặt, giúp bảo vệ vật liệu khỏi quá trình oxy hóa tiếp theo [1]. Mặc dù có đặc tính chống ăn mòn vượt trội, tuổi thọ của các bộ phận được sản xuất từ ​​hợp kim gốc FeCrAl có thể bị hạn chế nếu các bộ phận thường xuyên tiếp xúc với chu kỳ nhiệt ở nhiệt độ cao [2]. Một trong những lý do là nguyên tố tạo màng oxit, nhôm, bị tiêu thụ trong ma trận hợp kim ở vùng dưới bề mặt do hiện tượng nứt vỡ và tái tạo màng oxit nhôm lặp đi lặp lại do sốc nhiệt. Nếu hàm lượng nhôm còn lại giảm xuống dưới nồng độ tới hạn, hợp kim không còn có thể tái tạo lớp màng bảo vệ, dẫn đến quá trình oxy hóa đột ngột do sự hình thành các oxit gốc sắt và gốc crom phát triển nhanh chóng [3,4]. Tùy thuộc vào môi trường xung quanh và độ thấm của oxit bề mặt, điều này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa hoặc nitrid hóa bên trong và hình thành các pha không mong muốn trong vùng dưới bề mặt [5]. Han và Young đã chỉ ra rằng trong hợp kim Ni Cr Al tạo vảy alumina, một mô hình phức tạp của quá trình oxy hóa và nitrid hóa bên trong phát triển [6,7] trong quá trình chu kỳ nhiệt ở nhiệt độ cao trong môi trường không khí, đặc biệt là trong các hợp kim chứa các chất tạo nitrit mạnh như Al và Ti [4]. Vảy oxit crom được biết là có khả năng thấm nitơ, và Cr2 N hình thành dưới dạng lớp dưới vảy hoặc kết tủa bên trong [8,9]. Hiệu ứng này có thể nghiêm trọng hơn trong điều kiện chu kỳ nhiệt dẫn đến nứt vảy oxit và làm giảm hiệu quả của nó như một rào cản đối với nitơ [6]. Do đó, hành vi ăn mòn được chi phối bởi sự cạnh tranh giữa quá trình oxy hóa, dẫn đến sự hình thành/duy trì alumina bảo vệ, và sự xâm nhập của nitơ dẫn đến quá trình nitrid hóa bên trong ma trận hợp kim bằng cách hình thành pha AlN [6,10], dẫn đến sự bong tróc của vùng đó do sự giãn nở nhiệt cao hơn của pha AlN so với ma trận hợp kim [9]. Khi tiếp xúc hợp kim FeCrAl với nhiệt độ cao trong môi trường có oxy hoặc các chất cung cấp oxy khác như H2O hoặc CO2, quá trình oxy hóa là phản ứng chiếm ưu thế, và lớp oxit nhôm hình thành, không thấm oxy hoặc nitơ ở nhiệt độ cao và bảo vệ chống lại sự xâm nhập của chúng vào ma trận hợp kim. Nhưng, nếu tiếp xúc với môi trường khử (N2+H2), và lớp oxit nhôm bảo vệ bị nứt, quá trình oxy hóa cục bộ bắt đầu bằng sự hình thành các oxit giàu Cr và Fe không có khả năng bảo vệ, tạo ra con đường thuận lợi cho sự khuếch tán nitơ vào ma trận ferrit và hình thành pha AlN [9]. Môi trường nitơ bảo vệ (4.6) thường được áp dụng trong ứng dụng công nghiệp của hợp kim FeCrAl. Ví dụ, bộ gia nhiệt điện trở trong lò xử lý nhiệt với môi trường nitơ bảo vệ là một ví dụ về ứng dụng rộng rãi của hợp kim FeCrAl trong môi trường như vậy. Các tác giả báo cáo rằng tốc độ oxy hóa của hợp kim FeCrAlY chậm hơn đáng kể khi ủ trong môi trường có áp suất riêng phần oxy thấp [11]. Mục đích của nghiên cứu là xác định xem quá trình ủ trong khí nitơ (99,996%) (4,6) (thông số kỹ thuật Messer® mức tạp chất O2 + H2O < 10 ppm) có ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn của hợp kim FeCrAl (Kanthal AF) hay không và mức độ ảnh hưởng đó phụ thuộc vào nhiệt độ ủ, sự thay đổi của nhiệt độ (chu kỳ nhiệt) và tốc độ gia nhiệt như thế nào.